一種單分散MgO納米顆粒的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種單分散MgO納米顆粒的制備方法，將乙酰丙酮鎂水合物溶于混合溶劑中，在惰性氣體保護(hù)下加熱到100-120℃，然后抽真空至澄清后，再于265-320℃下反應(yīng)30-60分鐘后自然冷卻至室溫后，加入乙醇，過(guò)濾、洗滌、干燥，得到MgO納米顆粒；其中，乙酰丙酮鎂水合物與長(zhǎng)鏈烷基酸、烷基胺的混合溶劑的物質(zhì)的量的比為1∶(20-40)。本發(fā)明通過(guò)將乙酰丙酮鎂水合物溶于混合溶劑中，經(jīng)過(guò)加熱處理，得到尺寸均勻、粒徑可調(diào)(60-170nm)，并且具有較強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)射的MgO納米顆粒。本發(fā)明制得的MgO納米顆粒為立方相結(jié)構(gòu)，具有結(jié)晶度高、相態(tài)純凈，形貌和尺寸均一，無(wú)團(tuán)聚，在有機(jī)溶劑中分散性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種單分散他0納米顆粒的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種單分散納米顆粒的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]納米級(jí)氧化鎂具有明顯的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)，在光學(xué)、催化、磁性、力學(xué)、化工等方面具有許多特異功能及重要應(yīng)用價(jià)值，前景非常廣闊，是21世紀(jì)重要新材料。納米氧化鎂在電子、催化、陶瓷、油品、涂料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。用在不同產(chǎn)品中起到的作用也不同，在化纖、塑料行業(yè)用于阻燃劑；硅鋼片生產(chǎn)中高溫退水劑、高級(jí)陶瓷材料、電子工業(yè)材料、化工原料中的粘結(jié)劑和添加劑；無(wú)線電工業(yè)高頻磁棒天線、磁性裝置填料、絕緣材料填料及各種載體；耐火纖維和耐火材料、鎂鉻磚、耐熱涂料用填料、耐高溫、耐絕緣儀表、電學(xué)、電纜、光學(xué)材料以及煉鋼；電絕緣體材料、制造坩禍、熔爐、絕緣導(dǎo)管(管狀元件)、電極棒材、電極薄板。
[0003]一般納米氧化鎂可以在高溫條件下通過(guò)煅燒各種鎂鹽及其復(fù)合物合成。早期1111186和II⑶在18501:直接加熱粉末合成了納米結(jié)構(gòu)的啦0。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以在相對(duì)較低的溫度(700-9001 )分解含鎂的前驅(qū)體生成納米氧化鎂。3仏1^1和他的科研小組通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(￠^0)(在9001:高溫高真空條件下)下進(jìn)行熱退火處理，獲得了立方體氧化鎂納米晶體。1(04%和80(1(111等人采用溶膠-凝膠法制備了纖維狀和珊瑚狀氧化鎂納米顆粒。附11和01叩等人通過(guò)水熱反應(yīng)法得到氧化鎂納米管。10011課題組利用溶劑熱分解法在三辛基氧膦(1090)及二芐醚的混合溶劑中通過(guò)分解有機(jī)金屬前驅(qū)體雙(環(huán)戊二烯基)鎂[(--%]合成膠體納米晶。其他作者也報(bào)道了利用微波輔助法、熱蒸發(fā)法、醇鹽水解法等合成氧化鎂納米晶。上述制備氧化鎂納米顆粒的方法雖各有特色，但是大多數(shù)合成方法是以含有羥基氧化物的鎂鹽(例如(0?)^18(0?)#0^作為前驅(qū)體的首選，其后期必須通過(guò)高溫煅燒的處理，以生成結(jié)晶度較好的1的。然而這個(gè)過(guò)程中晶粒生長(zhǎng)是不可控的，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致納米顆粒部分融合聚集?？傮w而言，不同的合成方法及制備工藝將直接影響所得納米材料的性能。由于氧化鎂以及相關(guān)鎂基氧化物的晶化和成相溫度高，因此很難利用液相制備方法，一步合成晶化度高、顆粒尺寸均一、分散性好的納米尺寸功能材料，并且對(duì)于鎂基氧化物在介觀尺度下的物理和化學(xué)性質(zhì)的研宄更是難上加難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單分散納米顆粒的制備方法，該方法制得的納米顆粒具有立方相結(jié)構(gòu)，并且尺寸均一、形貌可控、無(wú)團(tuán)聚、易分散于非極性溶劑。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種單分散納米顆粒的制備方法，將乙酰丙酮鎂水合物溶于混合溶劑中，在惰性氣體保護(hù)下加熱到100-1201，然后抽真空至澄清后，再于265-3201:下反應(yīng)30-60分鐘，自然冷卻至室溫后，加入乙醇，過(guò)濾得到濾餅，將濾餅洗滌、干燥，得到納米顆粒；其中，乙酰丙酮鎂水合物與混合溶劑的物質(zhì)的量的比為1: (20-40)；混合溶劑為長(zhǎng)鏈烷基酸與烷基胺的混合物。
[0007]所述長(zhǎng)鏈烷基酸為癸酸、油酸或硬脂酸。
[0008]所述烷基胺為十二胺、十六胺、油胺或十八胺。
[0009]所述混合溶劑中長(zhǎng)鏈烷基酸、烷基胺的物質(zhì)的量比為1: (0.25-1)。
[0010]所述混合溶劑還包括十八烯，并且鏈烷基酸、烷基胺、十八烯的物質(zhì)的量比為1:(0.25-1): (1.25-2)。
[0011]所述惰性氣體為氮?dú)狻?br> [0012]所述乙酰丙酮鎂水合物與乙醇的比為1臟01:50111匕
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果:
[0014]1.本發(fā)明通過(guò)將乙酰丙酮鎂水合物溶于混合溶劑中，經(jīng)過(guò)加熱處理，得到尺寸均勻、粒徑可調(diào)，粒徑大小為60-170！?。。?！，并且具有較強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)射的納米顆粒，此外，本發(fā)明制得的納米顆粒為立方相結(jié)構(gòu)，具有結(jié)晶度高、相態(tài)純凈，形貌和尺寸均一，無(wú)團(tuán)聚，在有機(jī)溶劑中分散性好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的納米顆粒的制備方法中以含有羥基氧化物的鎂鹽(例如啦(0?)^? (0?) ^03)作為前驅(qū)體過(guò)高溫煅燒，制備的納米顆粒具有尺寸不均勻、不可調(diào)的缺點(diǎn)。
[0015]2.由于本發(fā)明中反應(yīng)前驅(qū)體采用單源前驅(qū)體乙酰丙酮鎂水合物(18(^0)2 - 2^0),所以可以避免由于反應(yīng)過(guò)程中局部濃度過(guò)高而造成產(chǎn)品顆粒尺寸的不均勻性。本發(fā)明根據(jù)前驅(qū)物在配位溶劑中的反應(yīng)參數(shù)(溶劑配比、溫度、時(shí)間、反應(yīng)物濃度等)，控制溶劑的配位特性與晶體的成核、生長(zhǎng)之間維持良好的平衡，從而制備得到單分散
納米顆粒。本發(fā)明的反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，成本低，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明還可以容易拓展到其他金屬氧化物功能納米結(jié)構(gòu)的制備。
[0016]3.本發(fā)明制得的納米顆粒具有近乎忽略的生物毒性，可以穩(wěn)定分散在水、乙醇等極性溶劑中，并且對(duì)本發(fā)明制得的納米顆進(jìn)行表面功能化處理(如:硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)、酯化反應(yīng)、表面接枝和表面活性劑改性等方法處理)，可以得到在室溫下穩(wěn)定存在的水溶性納米顆，為其在生物標(biāo)記和成像方面的應(yīng)用提供了可能性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明制得的納米顆粒的X射線衍射圖。
[0018]圖2為本發(fā)明制得的6011111的納米顆粒的低倍透射電鏡照片。
[0019]圖3為本發(fā)明制得的9011111的納米顆粒的低倍透射電鏡照片。
[0020]圖4為本發(fā)明制得的11511111的納米顆粒的低倍透射電鏡照片。
[0021]圖5為本發(fā)明制得的170110的納米顆粒的低倍透射電鏡照片。
[0022]圖6為本發(fā)明制得的納米顆粒的高倍透射電鏡照片。
[0023]圖7為本發(fā)明制得的納米顆粒的光致發(fā)射熒光光譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明根據(jù)單源前驅(qū)物在不同配位溶劑中的配位特性和對(duì)晶體的成核和生長(zhǎng)過(guò)程的控制，制備得到單分散納米顆粒。
[0025]單分散納米顆粒的制備方法為:將乙酰丙酮鎂水合物溶于混合溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到100-1201，然后抽真空至澄清后，再于265-3201:下反應(yīng)30-60分鐘，然后自然冷卻至室溫后，加入乙醇，過(guò)濾得到濾餅，將濾餅洗滌、干燥，得到納米顆粒；其中，乙酰丙酮鎂水合物與長(zhǎng)鏈烷基酸、烷基胺的混合溶劑的物質(zhì)的量的比為1: (20-40)；其中，混合溶劑為長(zhǎng)鏈烷基酸與烷基胺的混合物，并且長(zhǎng)鏈烷基酸與烷基胺的物質(zhì)的量比為1: (0.25-1)?；旌先軇┲羞€可以包括十八烯，并且長(zhǎng)鏈烷基酸、十八烯的物質(zhì)的量比為1: (1.25-2)。
[0026]下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例1
[0028]—種單分散納米顆粒的制備方法為:將1臟01乙酰丙酮鎂水合物溶于40臟01油酸和十八胺的混合溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到1001，抽氣30分鐘，待溶液完全澄清后，在2651:下反應(yīng)60分鐘；自然冷卻至室溫后，加入50此乙醇，過(guò)濾、洗滌和干燥，得尺寸大小為6011111的白色粉末，即為單分散納米顆粒。其中，油酸和十八胺的物質(zhì)的量的比為 1:0.25。
[0029]對(duì)制備的單分散納米顆粒經(jīng)粉末X射線衍射鑒定為立方相180(見(jiàn)圖1)；用透射電鏡觀察到該產(chǎn)品為球體納米顆粒，尺寸大小為60=0(見(jiàn)圖2)；高分辨透射電鏡觀察到該產(chǎn)品具有高的結(jié)晶度(見(jiàn)圖6)；用熒光光譜儀檢測(cè)，制備出的單分散納米顆粒具有在400-45011111處的藍(lán)光發(fā)射(見(jiàn)圖7)。
[0030]實(shí)施例2
[0031]單分散納米顆粒的制備方法為:將111111101乙酰丙酮鎂水合物(1^(8080)2 -21120)溶于2011111101癸酸與十六胺的混合溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到1201，抽真空30分鐘，待溶液完全澄清后，在2801:下反應(yīng)60分鐘；自然冷卻至室溫后，加入50此乙醇，過(guò)濾、洗滌和干燥，得尺寸大小為洲鹽的白色粉末(見(jiàn)圖3)，即為單分散納米顆粒。其中，癸酸與十六胺的混合溶劑中癸酸與十六胺的物質(zhì)的量的比為1:1。
[0032]實(shí)施例3
[0033]單分散納米顆粒的制備方法為:將1臟01乙酰丙酮鎂水合物溶于30臟01硬脂酸與十二胺的混合溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到1101，抽真空30分鐘，待溶液完全澄清后，在3001:下反應(yīng)40分鐘；自然冷卻至室溫后，加入50此乙醇，過(guò)濾、洗滌和干燥，得尺寸大小為的白色粉末(見(jiàn)圖4),即為單分散納米顆粒。其中，硬脂酸與十二胺的混合溶劑中硬脂酸與十二胺的物質(zhì)的量的比為1:0.5。
[0034]實(shí)施例4
[0035]單分散納米顆粒的制備方法為:將1臟01乙酰丙酮鎂水合物溶于25臟01油酸與十二胺的混合溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到1051，抽真空30分鐘，待溶液完全澄清后，在2801:下反應(yīng)50分鐘；自然冷卻至室溫后，加入50此乙醇，過(guò)濾、洗滌和干燥，得尺寸大小為60=0的白色粉末(見(jiàn)圖2),即為單分散納米顆粒。其中，油酸與十二胺的混合溶劑中油酸與十二胺的物質(zhì)的量的比為1:0.75。
[0036]實(shí)施例5
[0037]單分散納米顆粒的制備方法為:將1臟01乙酰丙酮鎂水合物溶于35臟01癸酸、十六胺與十八烯的混合溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到1001，抽真空至溶液完全澄清后，在3201:下反應(yīng)30分鐘；自然冷卻至室溫后，加入50此乙醇，過(guò)濾、洗滌和干燥，得尺寸大小為170?。。。。〉陌咨勰?見(jiàn)圖5),即為單分散納米顆粒。其中，癸酸、十六胺與十八烯的混合溶劑中癸酸、十六胺、十八烯的物質(zhì)的量的比為1:0.6:1.25。
[0038]實(shí)施例6
[0039]單分散納米顆粒的制備方法為:將1臟01乙酰丙酮鎂水合物溶于20臟01硬脂酸、十六胺與十八烯的混合溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到1201，抽真空至溶液完全澄清后，在2651:下反應(yīng)60分鐘；自然冷卻至室溫后，加入50此乙醇，過(guò)濾、洗滌和干燥，得尺寸大小為洲鹽的白色粉末(見(jiàn)圖3),即為單分散納米顆粒。其中，硬脂酸、十六胺、十八烯的混合溶劑中硬脂酸、十六胺與十八烯的物質(zhì)的量的比為1:0.25:2。
[0040]實(shí)施例7
[0041]單分散納米顆粒的制備方法為:將111111101乙酰丙酮鎂水合物溶于4011111101油酸、十二胺與十八烯的混合溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到1151，抽真空至溶液完全澄清后，在3101:下反應(yīng)45分鐘；自然冷卻至室溫后，加入50此乙醇，過(guò)濾、洗滌和干燥，得尺寸大小為170！?。。。〉陌咨勰?見(jiàn)圖6),即為單分散納米顆粒。其中，油酸、十二胺與十八烯的混合溶劑中油酸、十二胺與十八烯的物質(zhì)的量的比為1:1:1.6。
[0042]本發(fā)明利用高沸點(diǎn)混合溶劑熱分解的方法，通過(guò)單源前驅(qū)體熱分解的方法，在高沸點(diǎn)混合溶劑(油酸、十八胺和十八烯)中，通過(guò)對(duì)前驅(qū)體熱分解過(guò)程和溶劑組成的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體成核和生長(zhǎng)過(guò)程的控制，一步可以獲得高度晶化、尺寸均一可調(diào)、形貌可控、無(wú)團(tuán)聚、易分散于非極性溶劑、具有立方相結(jié)構(gòu)的納米顆。通過(guò)對(duì)納米顆表面功能化處理，可以得到穩(wěn)定分散在水、乙醇等極性溶劑中的納米顆，為其在生物標(biāo)記和成像方面的應(yīng)用提供了可能性。這種制備單分散納米顆的方法還可以拓展到其他功能金屬氧化物納米材料的制備，而且很容易放大反應(yīng)，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0043]單分散納米顆粒的制備方法中①利用單源前驅(qū)體乙酰丙酮鎂水合物
作為反應(yīng)前驅(qū)物，這樣可以避免由于反應(yīng)過(guò)程中局部濃度過(guò)高而造成產(chǎn)品顆粒尺寸的不均勻性。②利用具有不同配位特性的長(zhǎng)鏈烷基酸(如:癸酸，油酸和硬脂酸等)、烷基胺(十二胺，十六胺，油胺和十八胺等)調(diào)節(jié)納米晶體的成核和生長(zhǎng)過(guò)程；根據(jù)前驅(qū)物在不同配位溶劑中反應(yīng)的條件實(shí)驗(yàn)(溶劑配比、溫度、時(shí)間、反應(yīng)物濃度等)，控制溶劑的配位特性和在晶體的成核和生長(zhǎng)之間維持良好的平衡，從而得到制備單分散納米顆粒的最佳條件。
[0044]通過(guò)對(duì)納米顆粒表面功能化處理(如:采用娃燒偶聯(lián)劑、醋化反應(yīng)、表面接枝和表面活性劑處理等方法)，或者采用長(zhǎng)鏈硫醇(十二硫醇，十六硫醇和十八硫醇等)進(jìn)行處理，能夠得到可以穩(wěn)定分散在水、乙醇等極性溶劑中的納米顆粒，使其滿足其在生物標(biāo)記和成像方面的應(yīng)用。
[0045]以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單分散MgO納米顆粒的制備方法，其特征在于:將乙酰丙酮鎂水合物溶于混合溶劑中，在惰性氣體保護(hù)下加熱到100-120°C，然后抽真空至澄清后，再于265-320°C下反應(yīng)30-60分鐘，自然冷卻至室溫后，加入乙醇，過(guò)濾得到濾餅，將濾餅洗滌、干燥，得到MgO納米顆粒；其中，乙酰丙酮鎂水合物與混合溶劑的物質(zhì)的量的比為1: (20-40);混合溶劑為長(zhǎng)鏈烷基酸與烷基胺的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散MgO納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述長(zhǎng)鏈烷基酸為癸酸、油酸或硬脂酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散MgO納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述烷基胺為十二胺、十六胺、油胺或十八胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散MgO納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述混合溶劑中長(zhǎng)鏈烷基酸、烷基胺的物質(zhì)的量比為1: (0.25-1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單分散MgO納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述混合溶劑還包括十八烯，并且鏈烷基酸、烷基胺、十八烯的物質(zhì)的量比為1: (0.25-1): (1.25-2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散MgO納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述惰性氣體為氮?dú)狻?br> 【文檔編號(hào)】C01F5/02GK104477949SQ201410853182
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】杜亞平, 劉正清 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)